Informe Técnico de Avance. Etapa 2/3 PFIP ESPRO VINCULADOS 2012 "Innovación tecnológica tendiente al ahorro energético, la automatización y el control de las estufas de tabaco de los centros comunitarios de la cámara de Tabaco de Salta"

M. CONDORÍ; G. DURÁN; F. ALBESA; C. SORRENTINO

2016-08-01/2017-06-01

1-13

Secado solar

Energia-Solar

"Innovación tecnológica tendiente al ahorro energético, la automatización y el control de las estufas de tabaco de los centros comunitarios de la cámara de Tabaco de Salta"Expediente MINCyT N º 2503/13 Provincia: SaltaResolución MINCYT Nº 181/12Convenio Nº038/14Informe Técnico de Avance. Etapa 2/3Duración de la etapa:-Duración Planificada: 10 meses-Duración Real: 11 mesesoFecha de Comienzo: Agosto 2016oFecha de finalización: Junio 2016-Observaciones: En el mes de abril la estufa prototipo sufrió un incendio. Se empezó la constriucción de otro prototipo con los fondos proporcionados por la cobertura de seguro de la Cámara de Tabaco de Salta. El mismo estará construido en el mes de setiembre, por lo que se podrán completar las medidas previstas para la próxima etapa.Objetivos de la etapa / Actividades realizadas:-Objetivo: Construcción de estufa mejorada y puesta a punto del sistema de medición.oActividad 1. Construcción de estufa mejorada. Responsable: Carlos Martinez, Federico Albesa, Miguel Condorí.oResultado: Se realizó la construcción de la estofa mejorada. El sistema permite mejorar la eficiencia térmica de la estufa de curado de tabaco tipo ?bulk curing? disminuyendo el consumo de gas natural y reduciendo el tiempo de curdo respecto de las estufas convencionales. Las mejoras estructurales introducidas son cinco: 1) se convierte el techo de la estufa en un pre-calentador solar de aire, conformando un ducto que se conecta con la unidad de calentamiento a nivel del techo para introducir aire precalentado a esta unidad. El aire ambiente se precalienta de tres formas, a) por las pérdidas de calor de la estufa hacia el techo que se producen a lo largo del proceso, b) por la recuperación de calor del humo de combustión que escapa por la chimenea, para lo cual se prolonga la misma lo largo del techo exterior de la estufa, c) por ganancia de radiación solar total absorbida en el techo de chapas pintadas de negro de la estufa, durante el día. 2) se modifica la unidad de calor incorporando un intercambiador del tipo banco de tubos cruzados y el cambio de la toma de aire para permitir ingreso de aire precalentado desde el techo de la estufa, lo que reduce el consumo del quemador de gas. 3) se incorpora calefacción térmica auxiliar al interior de la estufa mediante un sistema de losa radiante alimentada con un colector solar y acumulador de agua; Consta de un sistema de loza radiante convencional de dos circuitos de tubos termo fusión conectado a un sistema un colector solar Split, un tanque aislados térmicamente y un sistema inteligente de control que comanda la bomba y dos válvulas solenoides para circular el flujo de agua solo cuando puede incorporar energía a la estufa. Se ha desarrollado la lógica de funcionamiento. 4) se realiza recuperación de calor de las cañerías de salida de humo del quemador de gas, para precalentar el aire que ingresa a la unidad de calor de la estufa; para lo cual se coloca una caja de distribución aislada térmicamente que tiene como entrada dos caños de 4 pulgadas que habitualmente tienen las estufas convencionales y salida con cuatro caños redondos. Estos cuatro caños se colocan sobre el techo y por el interior del colector solar recorriéndolo a lo largo, descargando el humo de combustión por cuatro sombreretes a la altura de la unidad de calor. 5) se incorpora aislación térmica en suelo, paredes perimetrales y se evitan puentes térmicos y filtraciones de aire en la estructura mediante mejora en la aislación térmica. Se cortan los puentes térmicos del contacto entre la estructura y la chapas externas mediante aíslate térmico de poliuretano y se coloca entre la estructura las chaspas internas y externas lana de vidrio de 1 ½ pulgadas con cara una cara de papel aluminio reforzado hacia el interior. Se muestran fotos en el Anexo.oActividad 2. Obtención de correlaciones con imagen. Responsable. Federico Albeza, Claudio, Sorrentino, Miguel CondoríoResultado: La toma de decisión del sistema de control se hace en base al análisis del color y peso de la hoja de acuerdo a la evolución de la relación entre temperatura de bulbo seco y bulbo húmedo que se espera para cada etapa con la consecuente incorporación o evacuación de masa de agua necesaria. El sistema desarrollado es capaz de controlar la duración de cada etapa en función de obtener las propiedades óptimas de la hoja requerida en cada etapa de curado. Se corrobora que en el sistema HSV el valor del canal H debe estar entre 25 y 26 para el final de la etapa de amarillamiento. La fijación de color se obtiene con la condición de estabilidad de la deviación estándar de dicho canal. Se obtiene para el final de la etapa de secado de nervadura la condición de canal H entre 15 y 16, más la estabilidad en el peso. Se corrobora que mantener desde el inicio de la etapa de amarillamiento la condición de humedad absoluta alrededor de 0,05 kg/kg a lo largo del proceso asegura un curado óptimo. Se logró determinar el índice de color adecuado para la etapa de amarillamiento y para la etapa final del secado de nervaduras. Se presenta un infome en el Anexo.oActividad 3. Confección de software y la automatización y control. Responsable: Federico Albeza, Claudio Sorrentino, Miguel CondoríoResultado: Se desarrolló una herramienta para automatizar el proceso de curado mediante el monitoreo de imagen y de las variables meteorológicas de la estufa. El sistema permite el monitoreo en tiempo real en una estufa prototipo de curado de tabaco Bulk Curing, de la temperatura y humedad del aire, color y peso de una muestra de hojas de tabaco Virginia que está siendo curada dentro de la estufa. El sistema establece la etapa en que se encuentra el proceso de curado y con las medidas de color y peso establece cuando se cumplen las condiciones para pasar a la próxima etapa, ajustando las nuevas condiciones de temperatura, humedad y velocidad del aire en la estufa. Además realiza el control de la abertura de compuesta de ingreso de aire ambiente y el control de un evaporador para mantener el contenido de humedad crítico. También establece las condiciones y el control de temperatura y humedad que se debe mantener a lo largo del proceso para garantizar el curado adecuado en todas las etapas. Se controlaron distintas condiciones ambientales dentro de la estufa y se automatizó la toma de decisiones a lo largo del proceso. Se proponen valores de tolerancia para las variables temperatura y humedad que deben respetarse en cada etapa y una condición de humedad absoluta para todas las etapas. Se utilizan las medidas de color, estabilidad y pérdida de peso para decidir el pase a la próxima etapa. El sistema actúa sobre resistencias y compuertas para conseguir las temperaturas y humedades para cada etapa del secado. Mediante la automatización se lograró un producto de calidad reduciendo el tiempo de curado. En general se completó en laboratorio el proceso en el tiempo aproximado de 6 días lo que representa una disminución del 20 al 30 % respecto de las estufas convencional. Se presenta un informe técnico en el Anexo.oActividad 4. Ensayos preliminares de la estufa y del sistema de medición. Responsable: Federico Albeza, Gonzalo Duran, Miguel CondoríoResultado: Se logró ensayar el prototipo mejorado durante una sola estufada, coincidiendo con el fin de la campaña a fines de abril, constrastando el funcionamiento contra una estufa convencional testigo en forma simultánea. Los resultados obtenidos son muy promisorios ya que las medidas de consumo de gas permitén asegurar un ahorro energético del orden del 30% y la disminución del tiempo de estufado en 1 día y medio. En esta oportunidad no se ensayó el suministro de calor solar mediante losa radiante por lo que se espera mejorar la perfomance de la estufa mejorada. Al final del proceso el prototipo sufrió un incendio y se está trabajando ahora en la reparación y puesta a punto para la próxima campaña de tabaco. Se adjunto un informe en el Anexo